Wie genau wurden die Signale von Quad-Schüsseln der Apollo Deep Space High-Gain-Antenne oder der russischen B-529 für die lokale Steuerung der Verfolgung verarbeitet?

Die folgenden Bilder (und ihre Quellen) zeigen die Quad-Schüsseln der Apollo Deep Space High-Gain-Antenne und der russischen B529-Bodenstations-Tracking-Antenne.

Aus dem NASA Technical Note TN D-6723 Apollo-Erfahrungsbericht: S-Band-Systemsignaldesign und -analyse, den ich hier gefunden habe

Die High-Gain-Antenne besteht aus einem breitstrahlenden Horn mit 11 Zoll Diagonale, das von einer Anordnung aus vier Parabolreflektoren mit 31 Zoll Durchmesser flankiert wird, wie in Abbildung 5 gezeigt. Sendekeulenbreiten von 40,0°, 11,3°" und 4,4 ° sind durch manuellen Schalter wählbar.Empfangs- und Sendegewinne, die diesen Strahlbreiten entsprechen, sind in TabelleI aufgeführt Diese Fehlerinformationen werden innerhalb des USB-Geräts durch einen kohärenten Schmalband-Amplitudendetektor extrahiert und an das Antennensystem zurückgeleitet, wodurch eine Winkelverschiebungssteuerung bereitgestellt wird.

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Mein Verständnis oder zumindest die Theorie darüber, wie dies tatsächlich funktionierte, ist in diesem (jetzt gelöschten) Kommentar niedergeschrieben:

Mindestens der Teil des Signals von jeder der vier Antennen wird separat verstärkt, detektiert und auf einen DC-Signalstärkenpegel geändert, und dann wird das Verhältnis der vier Signalstärken verwendet, um die Richtung und Größe des Ausrichtungsfehlers zu bestimmen und zu verwenden zum Lenken und Spurhalten.

und so funktionierten meiner Meinung nach auch die alten sowjetischen Quad-Parabel-Verfolgungsschüsseln, aber ich würde gerne weiter lesen. Allerdings bin ich mir nicht sicher. Kann man genau nachvollziehen, wie das funktioniert hat?

Frage: Wie wurden die Signale von Quad-Schüsseln der Apollo Deep Space High-Gain-Antenne oder der russischen B-529 für die lokale Verfolgungssteuerung verarbeitet?

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Entlehnt von Why have vier Parabeln auf einer bodenseitigen Anordnung statt nur einer einzigen großen

Antworten (2)

Zur Frage nach vier Antennen des B-529-Systems: "Ist es möglich, genau zu verstehen, wie das funktioniert hat?"

In Abb. 5 ist ein Diagramm der analogen Bildung des B-529-Antennensystems der gesamten Differenzsignale linearer Polarisation getrennt für vertikale und horizontale Polarisation. Es gibt zwei Stufen der Signaladdition, und In-Phase-Signale werden sowohl in der ersten als auch in der zweiten Stufe addiert. Daher wird das Signal-Rausch-Verhältnis in jeder Stufe verdoppelt und das resultierende Signal-Rausch-Verhältnis wird 4.

На рис. 5 представлена ​​схема аналогового формирования антенной системой Б-529 суммарноразностных сигналов линейной поляризации отдельно для вертикальной и горизонтальной поляризации. Здесь имеются два этапа сложения сигналов, причем как на первой, так и на второй ступени складываются синфазные синфазные синфазные синфазные с. Поэтому отношение сигнал/шум на каждой ступени удваивается и результирующее отношение сигнал/шум равным 4.

http://russianspacesystems.ru/wp-content/uploads/2017/03/6s45.pdf

Das System ist nach einem Zweikanal-Schema aufgebaut, das einen polarisierten Empfang von horizontalen und vertikalen Polarisationssignalen im Meter- und Dezimeterwellenbereich mit anschließender Signaladdition und automatischer Erzeugung eines telemetrischen Videosignals aus dem Kanal mit dem besten bietet Signal-Rausch-Verhältnis. Система выполнена по двухканальной схеме, обеспечивающей поляризационно-разнесенный прием сигналов горизонтальной и вертикальной поляризации в метровом и дециметровом диапазоне волн с последующим сложением сигналов и автоматической выдачей телеметрического видеосигнала из канала с лучшим отношением сигнал/шум.

Das Antennensystem CM-178 ermöglicht den Empfang von Signalen im Meter- und Dezimeterwellenbereich mit beliebiger Polarisation der elektromagnetischen Welle. Антенная система CM-178 обеспечивает прием сигналов в метровом и дециметровом диапазонах волн при произвольной поляризации электромагнитной волны.

Das System besteht aus vier Parabolspiegeln mit einem Durchmesser von 6 Metern und beabstandeten Phasenzentren (Abb. 8). Система состоит из четырех параболических зеркал диаметром 6 метров с разнесенными фазовыми центрами (рис.8).Abb.8 und Abb.9

Spiegel werden auf der CM-175-Trägerdrehvorrichtung platziert, die ihre Drehung in Richtung des Raumfahrzeugs gewährleistet. Zur Bestimmung der Richtung zum Objekt wird das Monopulsverfahren mit der Bildung der Summen- und Differenzsignale für die Azimut- und Elevationspeilebene verwendet. Der Vorteil des Gesamtdifferenzsystems ist die Unabhängigkeit der Gleichsignalrichtung vom parasitären Phaseneinbruch in den Kanälen. Зеркала размещены на опорно-поворотном устройстве CM-175, обеспечивающем их поворот в направлении космического аппарата. Для определения направления на объект применяется моноимпульсный метод с образованием суммарного и разностного сигналов для азимутальной и угломестной плоскостей пеленгации.

Die effektive Fläche der Antenne über den gesamten Kanal beträgt mindestens 20qm im Meterwellenbereich und 25qm im Wellenbereich. Meter im Dezimeterwellenbereich. Die Breite des zusammenfassenden Diagramms beträgt 2,5° - 3° in Dezimeter und 7,5° - 12° in zwei Abschnitten des Meterbereichs. Die maximalen Spurfehler bei einer Windgeschwindigkeit von 20m/s überschreiten 30 Bogenminuten in Elevation und Azimut nicht. Gebrauchte Antennensender und -zubringer sorgen für den Empfang von Signalen in einem breiten Frequenzband. Der Frequenzüberlappungskoeffizient beträgt 7, sodass Sie Signale aller Betriebsfrequenzen im Meter- und Dezimeterbereich empfangen können.

Эффективная площадь антенны по суммарному каналу составляет не менее 20 квадратных метров в метровом и 25 квадратных метров в дециметровом диапазонах волн. Ширина суммарной диаграммы составляет 2,5° - 3° в дециметровом и 7,5° - 12° в двух участках метрового диапазона. Максимальные ошибки сопровождения при скорости ветра 20 м/с не превышают по углу места и азимуту 30 угловых минут. Используемые излучатели antенн и фидеры обеспечивают прием сигналов в широкой полосе частот. Коээицches частоте равен 7, чasiert пастото isse равенches рзе чцх чх & ч ч ч ч чх & ч чх & ч чм & ч ч ч чм & ч чkunft чм & чм & чм & чм & чм & чм & чм & чkunft чм & чм & чkunft.

Eine ungefähre Darstellung des Summen- und des Differenzdiagramms zeigt Abb. 9. In Richtung der Antennenachse (α = β = 0) ist das Differenzsignal Null und das Summensignal maximal. Wenn das Objekt von der Gleichsignalrichtung abweicht, charakterisiert die Signalamplitude im Differenzkanal den Wert und die Phase in Bezug auf die Phase des Gesamtkanals gibt die Seite der Abweichung an. Das Differenzkanalsignal wird im Servoantrieb CM-175 verwendet, um die Antennenachse entlang der entsprechenden Winkelkoordinate zum Objekt zu drehen.

Примерный вид суммарной и разностной диаграмм приведен на рис.9. На направлении оси антенны (α=β=0) разностный сигнал равен нулю, а суммарный максимален. При отклонении объекта от равносигнального направления амплитуда сигнала в разностном канале характеризует величину, а фаза по отношению к фазе суммарного канала - сторону отклонения. Сигнал разностного канала используется в сервоприводе CM-175 для доворота оси антенны по соответствующей угловой координат.

http://niskgd.ru/pages/selena-m/tm/

Das ist so hilfreich, dass ich die Frage so geändert habe, dass sie direkt nach dem B-529 gestellt wird, danke! Nach weiteren Suchbegriffen in Ihrem Link fand ich dieses Papier russischer Autoren in englischer Sprache: Digital Phasing to Increase the Efficiency of the B-529 Antenna System

Dieser Satz hier:

Die Antenne verfolgt mit elektronischem Kegelscan

Ist nicht ganz hilfreich. Elektronischer konischer Scan war eine Sache im Radar, eine Art Zwischenschritt zwischen Keulenumschaltung (auch als sequenzielles Lobing bekannt) und Monopulstechniken . Soweit ich das beurteilen kann, verwendete das CSM-USB-Radio eine Art Zwischenstation, die eine Quelle als "Einkanal-Monopuls" bezeichnete. Interessanterweise bezeichnete mindestens ein NASA-Dokument das CSM-Antennenverfolgungssystem als "sequential lobing" ( Lunar Far Side Communication Satellites ), aber dies scheint ein Einzelfall und daher wahrscheinlich ein Fehler zu sein.

Für echtes Monopuls-Tracking können Sie vier Empfänger haben, deren Ausgänge zusammengeführt werden, um ein Summensignal und zwei Differenzsignale bereitzustellen, typischerweise eines für Azimut (von horizontal getrennten Empfängern) und eines für Elevation (von vertikal getrennten Empfängern). Dadurch erhalten Sie kontinuierliche Elevations- und Azimutfehlerwerte. Ich werde nicht viel detaillierter auf Monopuls-Tracking-Systeme eingehen, da es bereits eine Menge frei verfügbarer Dinge gibt, die einen besseren Job machen als ich es könnte. Das "Einzelkanal-Monopuls"-System schaltet mit einer gewissen Rate zwischen der Bereitstellung von Azimut- und Elevationsfehlersignalen hin und her. Ich bin mir nicht ganz sicher, wie hoch die Zyklusrate im CSM war, aber ich sehe Verweise auf 50 Hz.

Aus dem Advanced S-Band Transponder Study Program , 1968:

Dieses System wurde nominell als Einzelkanal-Monopuls-Verfolger bezeichnet, behält jedoch aufgrund der Abtasttechnik die Eigenschaften eines sequentiellen Lobing-Systems bei. Anschließend wird der Empfängereingang ( Σ + Δ ) enthält Azimutinformationen und dann Höheninformationen auf ziemlich dieselbe Weise, wie eine sequentielle Lobing-Technik Informationen in jedem Quadranten abtastet. Der einzige Unterschied ist das Δ A z Und Δ E l Signale werden durch das Antennen-Summe-und-Differenz-Netzwerk gebildet, anstatt die von jeder Keule empfangene Impulsamplitude zu verarbeiten

Einkanal-Monopuls-Antennenverfolgungssystem

Das "CAD" ist der kohärente Amplitudendetektor (was meiner Meinung nach dasselbe ist wie ein synchroner Hüllkurvendetektor , falls Sie interessiert sind), und "AGC" wäre eine automatische Verstärkungsregelung, ein Signal, das von einem anderen CAD abgeleitet wird, das nicht gezeigt wird in dieses spezielle Blockdiagramm. Die Fehlerwerte wären in ein Servosteuersystem zurückgeführt worden, um die Antenne auszurichten.

Die USB-Bodenstationen, wie die in A. Rumlins Antwort beschriebene russische Antenne, verwendeten echte Monopulstechniken, um ihre Antennen auszurichten, wobei eine Gruppe von vier Hörnern eine einzelne große Parabolantenne antreibt. Das obige S-Band-Studienprogramm schlug vor, das CSM-System unter Verwendung des vorhandenen Breitband-Phasendifferenzdetektors (WBD) auf ein Monopuls-Verfolgungssystem aufzurüsten:

Empfohlenes Monopuls-Antennenschienensystem


Die Antenne war anscheinend auch mit einem IR-Sensor auf die Erde gerichtet, obwohl ich nur einen Hinweis darauf gefunden habe: Proceedings of the Apollo Unified S-band Technical Conference unter "CSM Antenna Characteristics".

Interessant ist auch die Tatsache, dass es sich bei der High-Gain-Antenne eigentlich um zwei High-Gain-Antennen handelt: das 11-Zoll-Weitwinkelhorn in der Mitte mit dem breitesten Abstrahlwinkel und der niedrigsten Verstärkung, das vermutlich am nächsten verwendet worden wäre zur Erde. Dieses Bit besteht selbst aus vier Hörnern und könnte daher wahrscheinlich in genau dieselbe Tracking-Hardware geschaltet werden, die das Parabolantennen-Array verwendet hätte.

Oh, das ist wirklich interessant, danke! Ich muss mich mal einarbeiten und darüber nachdenken. Ich stecke jedoch an einem sehr grundlegenden Punkt fest. Mit irgendeiner Form von traditionellem konischem Scannen kann ich den Winkelabstand bestimmen, den die Quelle eines Signals von der Bohrstellen- (oder nominalen) Richtung hat, in die mein Quad-Array zeigt, weil ich jedes der vier in eine etwas andere Richtung zeigen habe. Es könnte eine Einwegmessung sein; Die Quelle des Signals könnte ein Bake sein, das Sie verfolgen, oder eine Radarreflexion.
Aber im Monopuls-Modus, zum Beispiel mit Polarisation, scheint es, dass Sie entweder Ihren eigenen gesendeten Impuls codieren müssen (z. B. vertikale Polarisation nach links, horizontal nach rechts), oder wenn Sie ein Baken empfangen, dann hat es eine Winkelcodierung; Sie senden vertikal nach links, horizontal nach rechts, und wenn wir das Verhältnis messen, kennen wir unsere Position relativ zu ihrer Ziellinie. Vielleicht ist mein Problem, dass ich im Zusammenhang mit Tracking etwas über konisches Scannen gelernt habe; Richten einer Empfängerantenne und nicht im Radar ...
@uhoh, es gibt auch so etwas wie einen konischen Scan nur zum Empfangen (COSRO), der entwickelt wurde, um die Tatsache zu verbergen, dass Sie ein Radar mit konischer Abtastung von Ihrem Ziel verwenden, indem Sie einen einfachen Sender und einen Empfänger mit konischer Abtastung verwenden. Da die Monopulskeulen nicht ausgerichtet sind, weisen die zurückgesendeten Signale in jedem Fall geringfügige Phasen- und Amplitudenunterschiede auf, aus denen Sie kontinuierlich Ausrichtungsfehler extrahieren können, anstatt mit der Rate, die durch Ihre Rotationsrate des konischen Scans bestimmt wird.
Nochmals vielen Dank, ich werde morgen nach dem Kaffee weiterlesen.